一種土壤地表秸稈覆蓋率人工輔助識(shí)別系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種土壤地表秸桿覆蓋率人工輔助識(shí)別系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國生態(tài)環(huán)境的持續(xù)惡化，國家越來越重視可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，秸桿焚燒是導(dǎo)致空氣污染的重要因素，現(xiàn)各地已明令禁止焚燒秸桿，要求秸桿還田，通過粉碎、掩埋，達(dá)到既不污染環(huán)境，又可改善土壤結(jié)構(gòu)和提高土壤肥力的目的。獲取土壤地表秸桿覆蓋率，對(duì)于評(píng)估土壤肥力恢復(fù)、實(shí)施變量施肥，具有重要的意義。傳統(tǒng)的“拉網(wǎng)數(shù)格法”獲取土壤地表秸桿覆蓋率，已不能滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的要求，數(shù)字圖像處理技術(shù)的引入，有效提高了秸桿覆蓋率獲取效率。目前，數(shù)字圖像處理方法尚不能自動(dòng)提取秸桿覆蓋率，而通過人工干預(yù)，在像素級(jí)別提取秸桿覆蓋率又異常繁瑣，且計(jì)算處理復(fù)雜，難以應(yīng)用推廣。
[0003]針對(duì)土壤與秸桿光譜特征差異顯著的特點(diǎn)，可以采用圖像光譜的方法進(jìn)行處理，如二分法、基本運(yùn)算等。采用像素級(jí)別的地物判別方法，通過空間位置以及光譜位置信息，結(jié)合訓(xùn)練區(qū)樣本的對(duì)比信息，可以得到秸桿覆蓋率，但是該算法復(fù)雜、工作量大，不適于非專業(yè)人員使用?，F(xiàn)實(shí)中，常出現(xiàn)土壤與秸桿的光譜特征空間重疊十分嚴(yán)重的情況。此時(shí)，如果使用多光譜傳感器將導(dǎo)致成本過高，使用普通相機(jī)獲取圖像光譜的效果又不理想。因此，需要考慮利用圖像的其他特征，比如圖像紋理。
[0004]在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在勞動(dòng)量大、數(shù)據(jù)處理量大、成本高、自動(dòng)化程度低等缺陷。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于，針對(duì)上述問題，提出一種土壤地表秸桿覆蓋率人工輔助識(shí)別系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)勞動(dòng)量小、數(shù)據(jù)處理量小、成本低、自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種土壤地表秸桿覆蓋率人工輔助識(shí)別系統(tǒng)，主要包括用于拍攝土壤地表秸桿圖像的數(shù)碼相機(jī)，用于粗調(diào)所述數(shù)碼相機(jī)水平的三腳架和云臺(tái)，用于精調(diào)所述數(shù)碼相機(jī)水平的三向水平儀，用于實(shí)時(shí)獲取所述數(shù)碼相機(jī)位置信息的GPS定位模塊，以及用于基于所述GPS定位模塊反饋的數(shù)碼相機(jī)的位置信息和數(shù)碼相機(jī)反饋的圖像信息進(jìn)行處理的筆記本電腦；
[0007]所述數(shù)碼相機(jī)和GPS定位模塊分別安裝在云臺(tái)上，所述GPS定位模塊與數(shù)碼相機(jī)連接，所述三向水平儀與數(shù)碼相機(jī)連接。
[0008]以上所述的土壤地表秸桿覆蓋率人工輔助識(shí)別系統(tǒng)，還包括用于調(diào)節(jié)數(shù)碼相機(jī)水平的云臺(tái)；所述云臺(tái)安裝在三腳架上。
[0009]進(jìn)一步地，所述筆記本電腦基于GPS定位模塊反饋的數(shù)碼相機(jī)的位置信息和數(shù)碼相機(jī)反饋的圖像信息進(jìn)行處理的操作，具體包括:
[0010]模擬“拉網(wǎng)數(shù)格法”，通過將數(shù)字圖像分割成n*m個(gè)區(qū)域，即完成劃分n*m個(gè)格子的“拉網(wǎng)”工作；人工參與標(biāo)識(shí)土壤格子，計(jì)算機(jī)輔助檢測標(biāo)識(shí)格子鄰近的與其同類的其他格子并記錄，從記錄的格子開始重復(fù)檢測，直到?jīng)]有新的記錄為止，人工去除誤判的格子，即完成“數(shù)格”工作；
[0011]基于上述“數(shù)格”工作，結(jié)合空間特征變量和自定義特征變量，提取土壤圖像特征，計(jì)算土壤覆蓋率，進(jìn)而反算秸桿覆蓋率。
[0012]進(jìn)一步地，所述模擬“拉網(wǎng)數(shù)格法”，通過將數(shù)字圖像分割成n*m個(gè)區(qū)域，即完成劃分n*m個(gè)格子的“拉網(wǎng)”工作的操作，具體包括:
[0013]將原始圖像三個(gè)波段灰度化，并將灰度值劃分為5級(jí)，選取相鄰像素的變化進(jìn)行計(jì)算得到灰度共生矩陣。
[0014]進(jìn)一步地，所述結(jié)合空間特征變量和自定義特征變量的操作，具體包括:
[0015]對(duì)產(chǎn)生的灰度圖像進(jìn)行邊緣提取，統(tǒng)計(jì)邊界中單像素點(diǎn)、雙像素點(diǎn)以及三像素點(diǎn)占邊緣圖像的比例，即點(diǎn)特征變量。
[0016]進(jìn)一步地，所述提取土壤圖像特征的操作，具體包括:
[0017]把產(chǎn)生的灰度圖像劃分成若干條線，每條線上相鄰點(diǎn)的灰度值近似，統(tǒng)計(jì)不同長度線條的數(shù)量，通過統(tǒng)計(jì)短線條所占比例，即可描述土壤圖像。
[0018]本實(shí)用新型各實(shí)施例的土壤地表秸桿覆蓋率人工輔助識(shí)別系統(tǒng)，由于主要包括用于拍攝土壤地表秸桿圖像的數(shù)碼相機(jī)，用于粗調(diào)數(shù)碼相機(jī)水平的三腳架和云臺(tái)，用于精調(diào)數(shù)碼相機(jī)水平的三向水平儀，用于實(shí)時(shí)獲取數(shù)碼相機(jī)位置信息的GPS定位模塊，用于基于GPS定位模塊反饋的數(shù)碼相機(jī)位置信息和數(shù)碼相機(jī)反饋的圖像信息進(jìn)行處理的筆記本電腦；數(shù)碼相機(jī)和GPS定位模塊分別安裝在云臺(tái)上，GPS定位模塊與數(shù)碼相機(jī)連接，三向水平儀與數(shù)碼相機(jī)連接；可以采用現(xiàn)有設(shè)備和裝置進(jìn)行整合；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中勞動(dòng)量大、數(shù)據(jù)處理量大、成本高、自動(dòng)化程度低的缺陷，以實(shí)現(xiàn)勞動(dòng)量小、數(shù)據(jù)處理量小、成本低、自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)。
[0019]本實(shí)用新型的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本實(shí)用新型而了解。
[0020]下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0021]附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本實(shí)用新型的實(shí)施例一起用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。在附圖中:
[0022]圖1為本實(shí)用新型土壤地表秸桿覆蓋率人工輔助識(shí)別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本實(shí)用新型土壤地表秸桿覆蓋率人工輔助識(shí)別系統(tǒng)的工作原理示意圖；
[0024]圖3為本實(shí)用新型土壤地表秸桿覆蓋率人工輔助識(shí)別系統(tǒng)的獲取的地表秸桿原圖；
[0025]圖4為本實(shí)用新型土壤地表秸桿覆蓋率人工輔助識(shí)別系統(tǒng)僅計(jì)算灰度共生矩陣空間特征變量的結(jié)果圖；
[0026]圖5為本實(shí)用新型土壤地表秸桿覆蓋率人工輔助識(shí)別系統(tǒng)僅計(jì)算點(diǎn)特征變量的結(jié)果圖；
[0027]圖6為本實(shí)用新型土壤地表秸桿覆蓋率人工輔助識(shí)別系統(tǒng)僅計(jì)算線特征變量的結(jié)果圖。
[0028]結(jié)合附圖，本實(shí)用新型實(shí)施例中附圖標(biāo)記如下:
[0029]1-筆記本電腦；2_三向水平儀；3_數(shù)碼相機(jī)；4_三腳架；5_GPS定位模塊；6_云臺(tái)ο
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0031]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，如圖1至圖6所示，提供了一種土壤地表秸桿覆蓋率人工輔助識(shí)別系統(tǒng)。
[0032]本實(shí)施例的土壤地表秸桿覆蓋率人工輔助識(shí)別系統(tǒng)，主要包括用于拍攝土壤地表秸桿圖像的數(shù)碼相機(jī)(如數(shù)碼相機(jī)3)，用于粗調(diào)數(shù)碼相機(jī)水平的三腳架(如三腳架4)和云臺(tái)(如云臺(tái)6)，用于精調(diào)數(shù)碼相機(jī)水平的三向水平儀(如三向水平儀2)，用于實(shí)時(shí)獲取數(shù)碼相機(jī)位置信息的GPS定位模塊(如GPS定位模塊5)，以及用于基于GPS定位模塊反饋的數(shù)碼相機(jī)的位置信息和數(shù)碼相機(jī)反饋的圖像信息進(jìn)行處理的筆記本電腦(如筆記本電腦I);數(shù)碼相機(jī)和GPS定位模塊分別安裝在云臺(tái)上，GPS定位模塊與數(shù)碼相機(jī)連接，三向水平儀與數(shù)碼相機(jī)連接；所述云臺(tái)安裝在三腳架上。
[0033]其中，上